Задачи 11 класса (стр. 6 )

 

11.3 Молярная масса газа, образующегося при действии конц. серной кислоты на жидкость A, равна M1=0,966.29 = 28 (г/моль). Такую молярную массу имеют N2, CO и C2H4. Второй газ имеет молекулярную массу M2=28.1,57 = 44 (г/моль), такую молярную маасу имеют CO2, N2O, C3H8 и пары CH3CHO. Сопоставление формул веществ и условий образования этих газов позволяет выбрать пару CO - CO2, которые образуются при разрушении и окислении органических соединений. Исходная жидкость A обладает кислотными свойствами (растворение гидроксида меди с образованием голубого раствора соли меди). Жидкость A содержит муравьиную кислоту HCOOH, реагирующую по уравнениям :
HCOOH = CO + H2O
2 HCOOH + Cu(OH)2 = (HCOO)2Cu + 2 H2O
HCOOH + MnO2 + H2SO4 = CO2 + MnSO4 + 2 H2O
В результате превращений муравьиной кислоты было получено n = 0,36/22,4 = 0,0161 (моль) CO и CO2, что соответствует наличию в жидкости 0,0161.46=0.74 (г) HCOOH (M= 46 г/моль). Наиболее вероятное объяснение постоянства состава жидкости при перегонке заключается в том, что исследованию была подвергнута азеотропная (нераздельнокипящая) муравьиная кислота, содержащая 74% по массе муравьиной кислоты. Азеотропные смеси имеют постоянный при постоянном давлении состав и не разделяются перегонкой.
Молярная масса паров жидкости, меняющаяся от M3=1,335.29=38,7 до M4=2,5.29=72,5 при 1000C и 200C, соответствует смеси паров димерных молекул (HCOOH)2(M=92) и мономерных молекул (M=46) с парами воды (M=18). Средняя молярная масса паров, содержащих 74% HCOOH и 26% H2O по массе равна M = 1/(0,74/46 + 0,26/18) = 32,8 г. моль, то есть даже при 1000C муравьиная кислота частично димеризована.

401. 11 класс

Задача 11-1.

Приведите примеры химических реакции между солью и кислотой, приводящих к образованию основания. Объясните суть проходящих процессов. Приведите уравнения соответствующих реакций для неорганических и органических соединений.

Задача 11-2.

Смесь двух газов на свету образует легкокипящую жидкость, которую растворили в воде. Раствор разделили на дне равные части. К одной прилили избыток раствора хлорида бария. Образовался осадок массой 23.30 г. К другой части раствора прилили избыток раствора нитрата серебра. Образовался осадок массой 28.66. Какое вещество образовалось в результате фотосинтеза? Предложите его структуру. Выводы подтвердить уравнениями химических реакции и расчетами.

Задача 11-3.

Углеводород массой 8.4 г обесцвечивает бромную воду, присоединяет и присутствии катализатора 3.36 л водорода (и. у.). При окислении углеводорода водным раствором марганцовокислого калии на холоду образуется соединение симметричного строения. Определить строение исходного углеводорода.

Задача 11-4.

На кафедре органической химии Дальневосточного госуниверситета долгое время ве­дутся исследования в области синтеза и изучения свойств различных 1.4- и 1,5-дикарбонильных соединений, которые могут быть использованы для синтеза различных ге­тероциклических соединений. Так, при взаимодействии 5-оксогексаналя с аммиаком образуется дигидропиридин:

Основываясь на свойствах функциональных групп, предложите ожидаемые химические свойства приведенного дикарбонильного соединения. Приведите уравнения реакций.

401. (Решения)

11 класс

Задача 11-1.

Выделение основания при взаимодействии соли с кислотой возможно в том случае, если в состав соли входит анион, образованный из амфотерного основания при его взаимодействии с избытком сильного основания:

Na[Al(OH)4] + HCl = NaCl + H2O + Al(OH)3

Образование основания возможно при взаимодействии с кислотами солей типа амидов

NaNH2 +HCl = NaCl + NH3 NaNH2 + H2O = NH3 + NaOH

В последней реакции при взаимодействии амида с водой (слабой кислотой) происходит образование сильного основания.

Аналогичные реакции возможны и для солей органических аминов:

RNHNa + H2O = RNH2 + NaOH

Задача 11-2.

Качественные реакции с ионами Ba2+ и Ag+ указывают на различие в растворе ионов:

SO42- и Cl - (не Br - и I-, так как галоген газообразный)

V(S) = v(BaSO4)= 23,30/233 =0,1 моль v(Cl)=v(AgCl)= 28,66/143,3=0,2 моль

Газообразное соединение, полученное при фотосинтезе SO2Cl2 – (хлористый сульфурил, дихлорангидрид серной кислоты).

SO2 + Cl2 = SO2Cl2 SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl

H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl HCl + AgNO = AgCl + HNO3

Гидролиз SO2Cl2 идет полностью, так как по реакции образуются две кислоты

Задача 11-3.

В присутствии катализатора идет полное гидрирование углеводорода CnHm + xH2 = CnH2n+2 x*8,4/(12n+m)=3,36/22,4, где 12n+m=М(СnHm) Варьируя х, получаем М=56 С4Н8 или М=112 С8Н16 При х>2 получаются соединения, имеющие в своем составе только 1 двойную связь. Таким образом химический смысл имеет только формула С4Н8 Условию симметричности продукта окисления удовлетворяют цис - и транс-бутены-2

Задача 11-4.

На схеме приведены реакции дикарбонильного соединения, основанные на свойствах отдельных функциональных групп: окисление альдегидной группы, восстановление альдегидной и/или кетонной группы, хлорирование вα-положение относительно альдегидной или кетонной группы: а также реакции горения и реакции замыкания гетероцикла – аналоги реакции, приведенной в условии задачи.

503. ХI класс

Задачи теоретического

1.  При электролизе жидкой смеси двух веществ на катоде выделилась смесь газов, образующая при пропускании через раствор гидроксида натрия нитрит натрия. При нагревании той же исходной смеси образуется смесь газов, которая, будучи пропущена через раствор гидроксида натрия, дает нитрат натрия. Остаток после нагревания дает с NaОН сульфат натрия и воду. Какие продукты образуются при нагревании исходной смеси с бензолом? Что можно сказать о механизме этого взаимодействия? Напишите уравнения упомянутых реакций.

2.  Как можно объяснить образование смеси алкенов С5Н10 при нагревании изоамилового спирта (3-метилбутанола-1) с концентрированной серной кислотой?

3.  Газ А, образующийся при реакции с водой твердого вещества В, реагирует с кислородом, образуя вещества С, Д и Е с относительными молекулярными массами 18,19 и 20 с преобладанием второго. Газ А при реакции с натрием образует эквимолекулярную смесь веществ В и F, реагирующую с водой, с образованием смеси газов А и G, после сжигания которой в кислороде образуются те же вещества С, Д и Е со значительным преобладанием С и Д. О каких веществах идет речь? Объясните течение упомянутых реакций.

4.  При прокаливании навески смеси нитратов натрия и серебра ее масса уменьшается в 1,382 раза. При этом выделяется 2,8 л газообразных веществ (в пересчете на нормальные условия). Вычислите массовые доли солей в исходной смеси и массу твердого продукта после промывания продуктов разложения водой и высушивания.

503/ ХI класс

Решение задач теоретического тура

Задача 1.

То, что смесь газов после электролиза-оксиды азота-очевидно. То, что оксиды азота выделяются на катоде, показывает, что азот входит в состав положительно заряженного иона (катиона), который на катоде восстанавливается. Нитрат натрия может образоваться при пропускании через раствор щелочи смеси газов, образующихся при нагревании азотной кислоты:

4HNO3 = 4NO2 + 2H2O

4NO2 + O2 + 4NaOH = 4NaNO3 + 2H2O

Остаток дает со щелочью сульфат натрия: это может быть только серная кислота:

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

Остается выяснить, в каком виде содержится азот в смеси серной и азотной кислот. Опыт с электролизом свидетельствует, что это катион NO2 +.

-О2NOH + H-HSO4 Û NO2+HSO4- + H2O

Так как смесь газов, образующихся на катоде, дает со щелочью нитрит натрия, то она представляет собой смесь NO и NO2.

NO + NO2 + 2NaNO2 + H2O

При действии нитрующей смеси NO2+HSO4- на бензол образуется нитробензол:

С6Н6 + NO2+HSO4- = C6H6NO2 + H2SO4

Механизм этого процесса, очевидно, состоит из реакции иона NO2+ c молекулой бензола с последующим выбросом протона:

NO2

 

+ NO2+ + + + H+

H NO2

Задача 2.

При дегидратации 3-метилбутанола-1 образуется 3-метилбутен-1

(СН3)2 СН – СН2 – СН2ОН ® (СН3)2 СН – СН = СН2 (1)

Однако серная кислота в присутствии образующейся воды может вызвать гидратацию 3-метилбутен-1 по правилу Марковникова:

(СН3)2 СН – СН = СН2 ® (СН3)2 СН – СН(ОН) – СН3 (2)

Дегидратация образующегося 3-метилбутанола-2 в тех же условиях приводит к 3-метилбутену –2:

(СН3)2 СН – СН(ОН) – СН3 ® (СН3)2С = СН – СН3 (3)

Задача 3.

Ключ к решению задачи-то, что газ А реагирует с натрием и затем выделяется снова при реакции с водой. Такие свойства указывают на водород.

Очевидно, что В и F – гидриды, С – вода. Различие в молекулярных массах на единицу наводят на мысль, что С, Д и Е – оксиды водорода с различным изотопным составом – Н2О, НДО и Д2О. Уравнения упомянутых реакций: